● 摘要
为了指导航空发动机管路的设计和调频工作,要深入的研究和掌握管路通过机匣和卡箍固定的振动特性规律。为此本文开展基础研究工作,通过有限元分析和锤击法的试验测试手段对不同支撑方式的五种管径的直管的固有频率进行了试验和计算分析,全面深入的分析并了解发动机管路在不同因素影响下固有特性的变化规律,并且得到了在数值模拟中不同型号卡箍刚度的取值范围。
论文主要针对固支状态下的直管固有频率进行了解析法求解、有限元方法求解并与试验测得值进行对比,总结了在固支条件下,直管的固有频率随着管径和固支数目的变化规律,验证了有限元方法在数值模拟管路频率的可行性。比较使用不同单元的有限元解和试验值,选择出计算更准确的单元类型。
之后,通过锤击法对单卡箍支撑管路、固支-卡箍支撑管路和双卡箍支撑管路的情况进行了固有频率的测量。总结出卡箍支撑位置和型号变化对直管固有频率的影响规律,拟合出不同管径的直管固有频率随卡箍支撑位置变化的公式,对今后的管路敷设和调频工作有一定的指导作用。根据卡箍在不同支撑情况下测得的一阶固有频率,通过反解的思想在ANSYS中编写APDL循环语句,求解出满足直管固有频率在误差范围在5%以内的卡箍等效刚度范围,总结出等效刚度随着卡箍跨度的变化规律,并且建立卡箍的等效刚度范围数据库。
本文的试验成果和结论,为发动机管路振动固有特性分析奠定了技术基础,对数字化管路进行固有频率仿真分析提供了简便快捷的计算依据,并为今后的发动机管路设计和调频工作提供了相应的指导作用。
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